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AutoCAD MAP 3D Überführung Gauß-Krüger in Etrs89 UTM-Koordinaten V0.93
Autodesk AEC AIA 2012 (Düsseldorf / München April 2012) Udo Hübner, Ing. Büro Hübner Seite 1
Einleitung – warum UTM Koordinaten Mit dem Ziel, eine einheitliche europäische Geodaten-Basis zu schaffen, stellen oder stellten die
Vermessungsverwaltungen ihre Datenbestände von den bisher in der Bundesrepublik Deutschland
verwendeten Gauß-Krüger-Koordinaten auf das modernere UTM / ETRS89-System um.
Die Einführung von UTM Koordinaten wurde bereits 1995 (1991) von der AdV für Deutschland
beschlossen. Mit der EU-Richtlinie "Infrastructure for Spatial Information in Europe" (INSPIRE) vom
Mai 2007 ist die Vereinheitlichung der von den EU-Mitgliedern verwendeten unterschiedlichen
Koordinatensystemen zwingend vorgeschrieben. Die Umstellung ist in den meisten Bundesländern
bereits erfolgt bzw. in der Umstellungsphase.
Das Thema ist schon vielfach und ausführlich auf den verschiedenen Seiten der
Landesvermessungsämter vorgetragen und erläutert worden. Auch Hersteller von
Transformationslösungen haben Beiträge zum Thema GK und ETRS 89 UTM Koordinaten
veröffentlicht.
Hier wird das Thema ein weiteres Mal zusammengefasst und für die praktische Verwendung mit
AutoCAD und AutoCAD Map mit Beispielen ergänzt und aufbereitet.
Düsseldorf und München im April 2012
Udo Hübner
www.CAD-Huebner.de
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung – warum UTM Koordinaten .................................................................................................... 1
Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................................... 2
1. Koordinatensystem, Koordinatenreferenzsystem, Kartenprojektion und geodätisches Datum .. 3
1.1. Begriffsbestimmungen ............................................................................................................ 3
1.1.1. Koordinatenreferenzsystem ............................................................................................ 3
1.1.2. Geodätisches Datum ....................................................................................................... 3
1.1.3. Kartenprojektion ............................................................................................................. 3
1.1.4. Geografisches Koordinatensystem .................................................................................. 4
1.1.5. Das UTM-System ............................................................................................................. 4
1.1.6. Das Gauß- Krüger System ................................................................................................ 4
1.1.7. Unterschied zwischen GK (Gauß-Krüger) und UTM Koordinaten ................................... 4
2. Verwendung von Koordinatensystemen in AutoCAD MAP .......................................................... 5
2.1. Zuweisen von Koordinatensystem .......................................................................................... 5
2.2. Erstellen neuer Koordinatensysteme ...................................................................................... 7
2.2.1. Erstellung eines UTM Koordinatensystems mit führender Zonenbez. in MAP .............. 8
3. Geodätische Transformation in AutoCAD MAP ............................................................................ 8
3.1. Koordinatentransformation mit Datumsübergang ................................................................. 8
3.2. 4 Parameter Transformation ................................................................................................... 9
3.3. 7 Parameter Transformation ................................................................................................... 9
3.4. Gitterbasierte Koordinatentransformation mit NTv2 Shift-Werten ..................................... 10
3.4.1. NTv2 Shift- BeTA2007 – Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS ....................... 11
4. NTV2 Shift Dateien in AutoCAD MAP .......................................................................................... 12
4.1. Verwendung von NTV2 Shift in AutoCAD MAP .................................................................... 12
4.2. Erstellen einer eigenen NTv2 Shift Datei ............................................................................... 12
4.2.1. Zwischenschritt Transformation einer Koordinatenliste ohne Datumsübergang ......... 13
5. Transformation von DWG Dateien .............................................................................................. 16
5.1. Transformation von FDO Kartenobjekten ............................................................................. 16
5.2. Transformation von Zeichnungsobjekten ............................................................................. 16
5.2.1. Schritt für Schritt Anleitung ........................................................................................... 16
5.3. Transformation von Rasterdateien / Pixclbildern ................................................................. 19
6. Die Projektionsverzerrung für Strecken und Flächen ................................................................. 20
6.1. Strecken- und Flächenkorrekturen (Beispielrechnung aus RLP) ........................................... 21
7. Übersicht über amtliche Koordinaten-Transformationsprogramme für versch. Bundesländer 22
8. Linksammlung ............................................................................................................................. 24
8.1. Testdaten ............................................................................................................................... 25
9. Wissenswertes und Abkürzungen ............................................................................................... 26
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1. Koordinatensystem, Koordinatenreferenzsystem, Kartenprojektion
und geodätisches Datum
1.1. Begriffsbestimmungen Koordinatensystem: Bezugssystem zur Lageangabe
Georeferenzierung
Geodätisches Datum, auch Kartendatum, geodätisches Bezugs-
oder Referenzsystem genannt
Koordinatenreferenzsystem: Koordinatensystem + genaue
Angabe des Bezugs (Datum), in Map nur Koordinatensystem
genannt.
Kartenprojektion: Abbildung der 3D-Erdoberfläche auf die Ebene
1.1.1. Koordinatenreferenzsystem
Ein Koordinatenreferenzsystem oder Koordinatenbezugsystem, international mit CRS (coordinate
reference system ) abgekürzt, ist ein Koordinatensystem, das durch Verknüpfung mit einem Datum
auf die reale Welt bezogen ist. Zur Beschreibung der Erde wird das Geodätische Datum oder
Vertikale Datum verwendet.
1.1.2. Geodätisches Datum
Es wird auch Kartendatum oder geodätisches
Bezugs- oder Referenzsystem genannt. Unter
einem Geodätischen Datum versteht man die
Angabe der Dimensionen des zugrunde gelegten
Referenzellipsoids einschließlich der Angabe der
Lage seines Mittelpunktes zum globalen
Geozentrum (Schwerpunkt der Erde) sowie die
Beschreibung eines Zentral- oder
Fundamentalpunktes der Lagebezugsfläche,
dessen Lage absolut fixiert wird.
Auch in AutoCAD MAP wird zwischen Ellipsoid (Definition) und geodätischem Datum (Ellipsoid +
Lagebezug) unterschieden, allerdings kann man beim geodätischen Datum lediglich das
zugrundeliegende Ellipsoid auswählen.
1.1.3. Kartenprojektion
Ein Kartennetzentwurf (auch Kartenabbildung genannt) ist eine Methode in
der Kartografie, mit der man die gekrümmte Oberfläche der
(dreidimensionalen) Erde auf die flache (zweidimensionale) Karte
überträgt.1
Es ergeben sich unvermeidliche Verzerrungen bei Projektion: Eine
Projektion kann die Forderungen nach Winkel-, Flächen-, Längen- und
Richtungstreue nicht gleichzeitig erfüllen.
1 Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Kartennetzentwurf
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Bei Gauß-Krüger- und UTM-Koordinatensystemen handelt es sich um transversale
Zylinderprojektionen (liegende Zylinderachse).
1.1.4. Geografisches Koordinatensystem
Geografischen Koordinaten (Länge/Longitude und Breite/Latitude, kurz LL ) sind auf einer Kugel oder
besser auf einem Rotationsellipsoid definiert . Die Zählung beginnt auf den Äquator (Breite=0°) bzw.
den Nullmeridian durch Greenwich (Länge=0°) beziehen.
Die leichte Abflachung der Erde an den Polen resultiert in einem Unterschied von ca. 20 Kilometern
zwischen dem durchschnittlichen Kugelradius und dem tatsächlich gemessenen Polradius der Erde.
Oder anders gesagt, der Radius am Äquator ist um etwa 1/300 größer als der an den Polen.
Zur Info: Äquatorialer Erdradius beim WGS84 Ellipsoid = 6378,137 km.
1.1.5. Das UTM-System
Das UTM-System (von englisch Universal Transverse
Mercator) ist ein kartesisches Koordinatensystem welches
global verwendet wird. Es teilt die Erdoberfläche
streifenförmig in 6° breite vertikale Zonen auf, die einzeln
mit der jeweils günstigsten transversalen (Querzylinder)
Mercator-Projektion verebnet und mit einem kartesischen
Koordinatensystem überzogen werden.2
False Easting =Rechtswertzuschlag 500km (mit oder ohne
Zonenangabe ). Bei Speicherung der Koordinaten in GIS
Systemen ( z.B. NAS Daten) empfiehlt die AdV, auf die
führende Zonenbezeichnung zu verzichten.3
1.1.6. Das Gauß- Krüger System
Das Gauß-Krüger-Koordinatensystem ist ein kartesisches
Koordinatensystem. Das Gitternetz der geographischen
Koordinaten wird in 3° breite Meridianstreifen aufgeteilt.
Jeder Meridianstreifen erhält eine Kennziffer Diese leitet sich
aus der Gradzahl des Mittelmeridians ab (0° = 1, 3°= 2, 6° =
3,9° = 4, 12°=5 ...) ab.
1.1.7. Unterschied zwischen GK (Gauß-Krüger) und
UTM Koordinaten
Das UTM-Koordinaten- und das Gauß-Krüger-
Meridianstreifensystem benutzen bis auf einen
Maßstabsfaktor die gleichen Abbildungsgleichungen
(transversale konforme Zylinderabbildung) zur Verebnung
der Oberfläche des Erdellipsoids.
Der hauptsächliche Unterschied besteht darin, dass dem
2 Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/UTM-Koordinatensystem
3 ETRS89/UTM – Der Bezugssystemwechsel und die Auswirkungen auf die Geodatennutzung
Kreitlow, Brettschneider, Jahn, Feldmann-Westendorff
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Gauß-Krüger-Meridianstreifensystem in Deutschland (ebenso wie in Österreich und anderen Staaten)
das Bessel- oder das Krassowski-Ellipsoid zugrunde liegen und 3° breite Meridianstreifen verwendet
werden, während sich UTM-Koordinaten auf das WGS84- bzw. das GRS80-Ellipsoid beziehen und 6°
breite Meridianstreifen benutzen.
Mit wachsender Streifenbreite nehmen bei dieser konformen Abbildungsart die
Streckenverzerrungen zum äußeren Rand der Streifen hin erheblich zu. Zum Ausgleich der durch die
breiteren Meridianstreifen bedingten stärkeren Längen- und Winkelverzerrungen an den
Zonenrändern wird beim UTM-System ein Maßstabsfaktor von 0,9996 angebracht. Der
Mittelmeridian wird dadurch um den Faktor 0,9996 (40 cm / km) verkürzt dargestellt.
Mit zunehmendem Abstand vom Mittelmeridian nach Osten oder nach Westen verringert sich diese
Verkürzung aufgrund der anwachsenden Abbildungsverzerrung innerhalb der Zone. Bei etwa 180 km
Abstand verschwindet die Längenverzerrung.
Bei den Gauß-Krüger-Koordinaten verzichtet man aufgrund der nur 3° breiten Streifen auf einen
derartigen Maßstabsfaktor, da die Maximalverzerrungen noch innerhalb der praxisrelevanten
Genauigkeiten liegen.
2. Verwendung von Koordinatensystemen in AutoCAD MAP
2.1. Zuweisen von Koordinatensystem Mit dem Befehl MAPCSAssign (oder ADESetCrdSys) kann einer AutoCAD Zeichnung ein globales
Koordinatensystem zugeordnet werden.
Dabei kommen für Deutschland diverse amtliche Koordinatensysteme zur Auswahl in Frage:
Autodesk Code EPSG Code Bemerkung
ETRS89.UTM-32N 25832 Ohne führende Zonenkennziffer
ETRS89.UTM-33N Ohne führende Zonenkennziffer
DHDN.Gauss3d-x (x=2-5)
31466-31469
Verwendet für 7 Parameter Transformation (1995) – in 2013 unter „veraltet“ zu finden
DHDN/2.Gauss3d-x Verwendet für 7 Parameter Transformation (2001) – Nur in 2013, aber enthält in Map 2013 RTM einen Vorzeichenfehler! Bitte aktualisierte GeodetictTransform.CSD verwenden
DHDN/BeTA.Gauss3d-x Verwendet NTv2 Rastertransformation
Uvm …
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Gemäß dem EPSG-Code 25832 (Autodesk Code“ETRS89.UTM-32N“ ) wird der Ostwert ohne die
führende Zonenangabe ("32") aber mit dem Zuschlag von 500 km zum Wert des Mittelmeridians
geführt.
In Schleswig Holstein wird die Angabe der Zonenkennziffer direkt zur Koordinate bevorzugt. Deshalb
ist eine eigene Koordinatensystembezeichnung definiert worden (EPSG Code 4647 und 4649). Diese
Koordinatensysteme müssten in MAP durch den Anwender definiert werden.4
Befehl: MAPCSLIBRARY (Karteneinrichtung>Koordinatensystem>Bibliothek)
Sobald einer DWG Zeichnung ein globales Koordinatensystem zugeordnet wurde, werden erweiterte
Transformationsmöglichkeiten unterstützt.
Zuerst einmal wird die Anzeige von Koordinaten in versch. Koordinatenreferenzsystemen (Befehl:
MAPTrackCS) möglich, aber auch das Ermitteln von ellipsoidischen Streckenlängen (Befehl: MAPDist)
oder das automatische Transformieren von GIS Daten (SHP, SDF, WMS …) beim Zuordnen, sowie das
Transformatieren von zugeordneten DWG Daten über Befehl: ADEQuery.
4 http://www.schleswig-holstein.de/LVERMGEOSH/DE/GeodaetischeBezugssysteme/
AmtlicheTransformation/amtlicheTransformation_node.html
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Abbildung: Umrechnungsgenauigkeit eines Punktes in AutoCAD Map (Beispiel aus Schleswig-
Holstein).
2.2. Erstellen neuer Koordinatensysteme Die Eingabe eines neuen Koordinaten(referenz)systems erfolgt in AutoCAD MAP über den
Befehl: MAPCSCREATE
Dazu sollte vorab ein geodätisches Datum, sofern benötigt (üblicherweise auf der Basis eine
bekannten Ellipsoiden) erstellt werden, damit es dem Koordinatensystem gleich zugeordnet werden
kann. Sowohl Koordinatensystem als auch geod. Datum können durch Kopieren eines vorhandenen
Systems / Datum erstellt werden.
Das geod. Datum steuert u. a. auch die Art der verwendeten Transformation, da die Definition eines
geod. Transformationspfades immer ein geod. Quell- und Zieldatum benötigt.
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2.2.1. Erstellung eines UTM Koordinatensystems mit führender Zonenbez. in MAP
1. Öffnen der Koordinatensystem Bibliothek in AutoCAD Map 3D 2012 über den
Befehl: _MapCsLibrary
2. Suchen nach Koordinatensystem: ETRS89.UTM-32N und „Duplizieren“
3. Die Kopie über "Bearbeiten" öffnen und einen neuen Namen vergeben "ETRS89.UTM-
32N_m_ZO_32"
4. Im Dialog die Projektion „Transversale Mercator-Projektion" auswählen
5. Die Parameter dann wie folgt ändern (siehe Screenshot):
Zentraler Meridian: 9
Ausgangsbreitengrad: 0
Fiktiver Rechtswert: 32500000 (False Easting)
Fiktiver Hochwert: 0
Maßstabverringerung: 0.9996
Ausführliche Beschreibung mit Bildern siehe Blog
http://geospatialnavigator.typepad.com/geospatial_navigator/2011/10/automatische-
transformation-von-etrs89utm-32n-datenohne-zonenbezeichnung-zur-darstellung-mit-zonenbe.html
3. Geodätische Transformation in AutoCAD MAP
3.1. Koordinatentransformation mit Datumsübergang Während die Umrechnung von einem Streifen GK3 nach GK4 bzw. UTM 32N nach UTM 33N streng
mathematisch erfolgen kann, ist die Umrechnung von Gauß-Krüger-Koordinaten nach UTM-
Koordinaten in Deutschland keine lineare Transformation. Sie erfordert zusätzlich Datumsübergänge
von den in den Bundesländern konkurrierenden Bezugssystemen DHDN, S42/83, RD83 und PD83
oder das neuere DHDN90 in das Bezugssystem ETRS89.5, da die beiden Systeme auf
unterschiedlichen Ellipsoiden basieren.
Das wird über eine geodätische Transformation gesteuert.
Befehl: _MAPCSCREATE
Typ der zu erstellenden Definition angeben [CS/DATUM/ELLIPSOID/GEO/GEOPATH/CATEGORY] <>: _geo
5 Siehe auch: http://www.killetsoft.de/t_0811_e.htm
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Häufig werden dazu 4 Parameter, 7 Parameter oder die gitterbasierte Transformationen mit Ntv2
Dateien verwendet.
3.2. 4 Parameter Transformation Für kleinräumige Bereiche ist je nach gewünschter Transformationsgenauigkeit eine einfache 4
Parametertransformation in AutoCAD ausreichend. Neben der einfachen Handhabbarkeit (Befehl:
AUSRICHTEN oder ADETransform) ist dafür sogar nur AutoCAD bzw. AutoCAD LT nötig.
Die Transformation kann in AutoCAD MAP als geod. Transformation definiert werden oder innerhalb
einer Zeichnung über 2 Identische Punkte in beiden Systemen erfolgen.
„ Bei kleinen Transformationsgebieten (< 100 km²) ist jedoch i.d.R. auch die ebene Transformation
von projizierten Daten mit ausreichender Genauigkeit möglich. Die Transformationsparameter (2
Verschiebungen (Translationen), 1 Rotation, 1 Maßstab) werden in diesem Fall direkt aus den ebenen
Koordinaten (GK, UTM) berechnet.“6
Genauigkeit bei Gebieten < 10 x 10 km < 2 cm Genauigkeit
3.3. 7 Parameter Transformation 3 Translationen
3 Rotationen
1 Maßstabsfaktor
Die sieben Parameter können auf Basis von min. 3 Stützpunkten berechnet werden, die in beiden
Systemen vorliegen. Üblicherweise werden mehr Stützpunkte verwendet (Überbestimmung). Die
Parameter werden dann durch eine Ausgleichung ermittelt. 7
Die Eingabe der Transformationsparameter erfolgt in AutoCAD MAP über den Befehl: MAPCSCREATE.
Dazu muss AutoCAD Map explizit mit Administratorrechten gestartet werden, um Schreibzugriff auf
das Verzeichnis „C:\ProgramData\Autodesk\Geospatial Coordinate Systems“ zu bekommen.
6 Quelle: http://www.lisa-bund.de/Indoor/Dateien/Basissystem/Koordinatentransformation.pdf Seite 4 7 Siehe auch: http://derletztekick.com/software/koordinatentransformation
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In der Abbildung die Transformationsparameter zum EPSG Code 1779 ( in ArcGis beispielsweise unter
dem Code „DHDN_To_ETRS_1989_4“ geführt).
Die Vorzeichen der 3 Drehwinkel sind in AutoCAD Map mit -1 zu multiplizieren!
Beispieldaten zum Erstellen einer 7 Parameter Transformation für NRW
Auszug aus http://www.bezreg-koeln.nrw.de/.../raumbezug/bezugssystem_uebergaenge/index.html
„Dreidimensionale Umformungen werden angewendet, um kartesische geo- bzw.
ellipsozentrische (XYZ-)Koordinaten zu überführen. Dazu sind 7 Transformationsparameter
(dX, dY, dZ, dQ, eX, eY, eZ) zu modellieren. Die für Nordrhein-Westfalen durchschnittlichen
Transformationsparameter sind nachfolgend aufgeführt:
Transformationsparameter vom DHDN90 (Bessel-Ellipsoid) ins ETRS89 (GRS80-Ellipsoid)
Art der Parameter
Translation dX = 568 m DY = 101 m dZ = 389 m
Maßstab dQ = 12,6 ppm
Rotation eX = 0,73 " EY = 0,18 " eZ = -3,46 "
Die Vorzeichen der 3 Drehwinkel sind programmabhängig mit -1 zu multiplizieren! Die 7
Parameter gestatten nur eine metergenaue Transformation innerhalb Nordrhein-Westfalens.
3.4. Gitterbasierte Koordinatentransformation mit NTv2 Shift-Werten National Transformation Version 2 wurde in Kanada definiert. Das Format und die Methode sind aber
allgemeingültig und werden in vielen GIS Programmen unterstützt.
Die NTv2-Datei beginnt mit einem Header und enthält ein oder mehrere Raster (Subgrids), mit denen
auch lokal verdichtete Teilraster beschrieben werden können. Jedes Subgrid beginnt wiederum mit
Headerzeilen und enthält dann für jeden Rasterpunkt Längen- und Breitenverschiebungen in
Dezimalsekunden sowie deren mittlere Fehler (der häufig mit 0.000 belegt wird).
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Anstelle des Datumsübergangs durch die 7-Parameter-Transformation erfolgt dieser bei NTv2 durch
das Anbringen von Verschiebungswerten an den ellipsoidischen Koordinaten. Die genauen Beträge
für die zu transformierenden Koordinaten werden durch bilineare Interpolation innerhalb der
Gittermasche ermittelt.
Grober Anhaltspunkt für die Genauigkeit der NTv2 Transformation : (Abhängig von der Homogenität
des Gebietes)
BeTA2007 ~11km (Lat=360‘‘, Long=600‘‘) Submeter bis dm –Genauigkeit, in einigen
Bereichen wird auch cm genaue Übereinstimmung erreicht.
Rasterweite <5 km (Lat~160‘‘, Long~260‘‘) cm Genauigkeit
Rasterweite <500 m (Lat~16‘‘, Long~26‘‘) mm Genauigkeit
Gitterdateien im NTv2 Format tragen üblicherweise die Endung *.ASC oder *.GSA (ASCII Variante)
und *.GSB (Binäre Speicherung). AutoCAD MAP kann nur NTv2 Dateien im Binärformat verwenden.
Zur Umsetzung kann man das Kommandozeilentool GSA2GSB.exe oder GDAy8 2.1 verwenden.
3.4.1. NTv2 Shift- BeTA2007 – Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS
Für Deutschland stellt der AdV9 eine Rasterdatei "Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS®
(BeTA2007)" zur Verfügung.10
Zitat: „Für homogene Transformationen von
geotopographischen Daten unter besonderer
Berücksichtigung des Erhalts der zwischen den
Bundesländern bereits harmonisierten
Landesgrenzen, für eine
Koordinatengenauigkeit im Submeterbereich“
Diese NTv2 Datei ist in AutoCAD MAP / Civil 3D
bereits im Auslieferungszustand integriert (seit
Version 2009).
Die Geodatische Transformation
„DHDN/BeTA_to_ETRF89“ enthält den Verweis
auf BeTA2007. In der nebenstehenden
Abbildung ist BeTA2007.gsa (ASCII) in einem
Texteditor abgebildet.
8 Download http://www.nrm.qld.gov.au/property/surveying/gdasoftware.html
9 http://www.adv-online.de
10 http://www.crs-geo.eu/BeTA2007
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4. NTV2 Shift Dateien in AutoCAD MAP
4.1. Verwendung von NTV2 Shift in AutoCAD MAP Gitterdateien wie BeTA2007 (Deutschland, 5208 Stützpunkte), HeTA2010.gsb (Hessen, 1 Mio.
Stützpunkte) oder SäTA2010.gsb (Sachsen, 5120 Stützpunkte) können einfach verwendet werden,
indem man Sie einer bestehenden geodätischen Transformation zuordnet. Zu empfehlen ist
„DHDN/BeTA_to_ETRF89“, da dort „BeTA2007.gsb“ vorgabemäßig bereits zugeordnet ist.
Werden mehrere NTv2 Dateien In AutoCAD MAP verwendet, werden die NTv2 Dateien von oben
nach unten abgearbeitet. Fällt der zu transformierende Punkt bereits in der ersten Datei in das
definierte Raster, wird er mit Werten aus dieser Datei transformiert. Nur im anderen Fall wird die
nächste NTv2 Datei zur Transformation herangezogen. Punkte, die außerhalb der Rasterbereiche
liegen, werden mit der Ersatztransformation (sofern ausgewählt) transformatiert. Wenn auch dort
der Geltungsbereich nicht abgedeckt wird, wird nicht transformiert. Das geschieht üblicherweise z.B.
bei angehängten Dateien auf 0,0,0 – aber genau da ist es auch erwünscht, da die angehängten
Dateien üblicherweise selbst auch noch transformiert werden.
4.2. Erstellen einer eigenen NTv2 Shift Datei Beispieldatensatz Rendsburg (Schleswig Holstein)11
Für den Beispieldatensatz soll eine NTv2 Datei zur katastergenauen ( < 1cm) Transformation der
Zeichnungs und Kartenelemente in AutoCAD MAP erstellt werden. Dies kann prinzipiell komplett mit
einem Texteditor erfolgen. Zur vereinfachten Berechnung der Shiftwerte wird eine
Kalkulationstabelle im Excelformat inklusive einen kurzen Arbeitsanleitung bereitgestellt.
11 http://www.schleswig-holstein.de/LVERMGEOSH/DE/Service/Download/Testdaten/alkis_bestandsdaten_dxf_dwg.html
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Die NTv2 Datei (ASCII) besitzt ein festes Spaltenformat (Leerzeichengetrennt)
Die erste Spalte der 22 Headerzeilen muss genau 8 Zeichen lang sein beim Export.
Die Shiftwerte und deren Genauigkeiten (häufig auf 0.00000 gesetzt) dürfen jeweils nur in
einer Spalte von genau 10 Zeichen Länge (insgesamt 40 Zeichen) stehen.
Die letzte Zeile muss das Word END am Anfang enthalten
Die Anzahl der Shift Zeilen muss der Anzahl in GS_COUNT entsprechen
Eine gute Formatbeschreibung des NTv2 Formats für Programmierer findet sich in der „BeTA2007
Dokumentation“12 und im „National Transformation Version 2 (NTv2) Developers Guide“13 von
Junkins und Farlay.
4.2.1. Zwischenschritt Transformation einer Koordinatenliste ohne Datumsübergang
Da einige amtliche Transformationsprogramme die Umrechnung nur für projizierte Koordinaten GK
<-> UTM durchführen können, die NTv2 Datei aber geografische (nicht projizierte)
Koordinatenunterschiede verwendet, ist ggf. ein weiterer Zwischenschritt notwendig und zwar die
Umrechnung der geografischen DHDN.LL Koordinaten in DHDN GK Koordinaten. Diese Umrechnung
kann mit AutoCAD MAP durchgeführt werden.
Gegeben Gesucht (mit amt. Transformationssoftware
(mit Kalkulationsblatt aufgestellt): zu berechnen)
#Pkt LONG_DHDN LAT_DHDN #Pkt LONG_ETRS89 LAT_ETRS89
1 9,7500000000 54,2533333333 1 9,74882241 54,25170532
2 9,7430555556 54,2533333333 2 9,74187907 54,25170531
… …
12 http://crs.bkg.bund.de/crseu/crs/descrtrans/BeTA/BETA2007dokumentationV15.pdf
13 ftp://ftp.gouv.nc/sig/ESRI/ntv2/NTv2DeveloperGuide.pdf
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Zuerst wird die Koordinatenliste mit den DHDN.LL Koordinaten in AUtoCAD Map eingelesen:
Aufgabenfenster>Vermessung>Daten>ASCII Punkte importieren
#
In der Darstellungsverwaltung dann noch 2 Berechnungsspalten hinzufügen:
X(Geometry) und Y(Geometry)
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Als Ergebnis wird die Tabelle mit GK Koordinaten angezeigt. Diese Tabelle mit den Spalten „Name“,
„Rechts GK“ und „Hoch GK“ kann per Copy/Paste in eine Textdatei/Exceltabelle zur
Weiterverarbeitung mit der amtl. Transformationssoftware übertragen werden.
Sofern nur Etrs89 UTM aus der Transformationslösung bereit gestellt werden, müssen diese wie
oben analog von ETRS89-UTM nach ETRS89-LL zurücktransformiert werden . Die berechneten
Koordinaten werden zurück in die Kalulationstabelle „3 ETRS_in_LL“ kopiert und in der Tabelle „5
fertige NTv2 Datei“ zusammengestellt. Diese Tabelle wird nun in eine Textdatei gespeichert.
Die NtV2 Textdatei sollte für die Umwandlung ins Binärformat exakte Zeichenabstände einhalten. Mit
GDAy 2.1 ist eine einfache Prüfung und Umformung der ASCII Datei möglich.
Das Kommandozeilentool GSA2GSB.exe erstellt ebenfalls eine Binärdatei allerdings ohne weitere
Datenprüfung.
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5. Transformation von DWG Dateien
5.1. Transformation von
FDO Kartenobjekten Bei der Zuordnung von SHP oder
SDF Daten per FDO erfolgt die
Transformation der Quelldaten in
das aktuelle
Kartenkoordinatensystem
automatisch. Sollte z.B. bei einer
SHAPE Datei das
Projektionssystem nicht (da *.PRJ f
ehlt) oder nicht das gewünschte
Koordinatensystem eingestellt ist,
kann Koordinatensystem mit dem
richtigen Eintrag überschrieben
werden.
Zur permanenten Transformation
kann man u. a. den Befehl
MASSENKOPIE verwenden.
5.2. Transformation von Zeichnungsobjekten Zeichnungsobjekte werden nicht innerhalb einer Zeichnung transformiert, sondern analog zu den
FDO Daten durch das Anhängen und Abfragen in einer neuen Zeichnung.
5.2.1. Schritt für Schritt Anleitung
Ausgangsbeispiel: Zeichnung mit Gemarkungs- und Flurumringen: ALK_GEMFLUR-GK3-2007.dwg mit
Koordinatenwerten im Gauss-Krüger Format.
AutoCAD MAP 3D Überführung Gauß-Krüger in Etrs89 UTM-Koordinaten V0.93
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1. Zuweisen des Koordinatensystem der Quellzeichnung
Befehl: MAPCSASSIGN oder ADESETCRDSYS (Autodesk Data Extension, setze Koordinaten System)
Koordinatensystemcode DHDN/BeTA.Gauss3d-3 (Kategorie Germany)
2. Schließen der Quellzeichnung
Zum Abfragen der Quellzeichnung muss diese Datei geschlossen werden.
3. Erstellen einer neuen „leeren“ Zeichnung (Zielzeichnung)
Die neue Zeichnung (AutoCAD DWG) ALK_GEMFLUR-ETRS89-UTM32.dwg wird aus einer leeren
Vorlage erstellt (z.B. AcadIso.dwt), alternativ kann der Inhalt der Quellzeichnung komplett gelöscht
werden und eine so vorbereitete Kopie als Vorlagedatei verwendet werden. Vorteil – Layerstatus,
Layerfilter, Maßsstäbe uvm. bleiben erhalten.
4. Zuweisen des Koordinatensystem der Zielzeichnung
Befehl: MAPCSASSIGN oder ADESETCRDSYS
bzw. Karteneinrichtung >Zuweisen
Koordinatensystemcode ETRS89.UTM-32N (Kategorie Europe)
5. Zuordnen der Quellzeichnung
Das Zuordnen kann entweder über
a) den Befehl: ADEDRAWINGS > Zuordnen
b) oder durch RMK (Rechter Mausklick = Kontextmenü)
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c) oder durch Drag & Drop der Datei aus dem Windows-Explorer ins Aufgabenfenster
durchgeführt werden. Drag & Drop ist wohl die schnellste Methode, bei dem normalen Zuordnen
muss für Netzlaufwerke üblicherweise noch ein Alias (Abkürzungs- bzw. Ersatzname) für den Ordner
der Zeichnung(en) angelegt werden.
6. Abfrage der Quellzeichnung mit gleichzeitiger Transformation
Über Befehl ADEQUERY (einfach durch Doppelklick auf aktuelle Abfrage im Aufgabenfenster) wird
eine einfache Abfrage über alles mit Modus Zeichnen ausgeführt. Dabei werden die
Zeichnungselemente aus der Quellzeichnung in die Zielzeichnung abgefragt/kopiert und automatisch
entsprechend der eingestellten Koordinatensysteme transformiert.
7. Nach der Abfrage der Daten ggf. noch ZOOM Grenzen ausführen.
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8. Zuletzt sollte die Verknüpfung zur Quellzeichnung wieder gelöst werden
9. Zeichnung speichern – fertig
5.3. Transformation von Rasterdateien / Pixclbildern Bei AutoCAD Objekten von Typ Pixelbild/IMAGE wird durch Abfrage nur der Einfügepunkt
transformiert und das Bild ggf. gedreht und skaliert. Wenn das Bild einen großen Ausschnitt der
Erdoberfläche in hoher Auflösung darstellt, ist u. U. eine pixelweise Transformation des Bildes in
Erwägung zu ziehen (Autodesk Rasterdesign, FME o.ä.)
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6. Die Projektionsverzerrung für Strecken und Flächen Jede Abbildung von Strecken und Flächen auf dem Ellipsoid in eine Kartenebene bedingt eine
Projektionsverzerrung. Bei der UTM-Abbildung ist die Abbildungsfläche als transversal gelagerter
Zylinder ausgeprägt, der das Ellipsoid in zwei zum Mittelmeridian parallelen Kreisen schneidet. Die
Schnittkreise werden längentreu und der Mittelmeridian mit dem Maßstabsfaktor 0,9996 projiziert.
Alle Strecken auf dem Ellipsoid, die sich zwischen den Schnittkreisen befinden, werden verkürzt und
alle außerhalb liegenden verlängert abgebildet. Für Flächen gilt dies entsprechend. Dabei ist die
Größe des Maßstabsfaktors abhängig vom Abstand des betrachteten Punktfeldes zum
Mittelmeridian.
Während die GK-Abbildungskorrektion für kurze Strecken in Punktfeldern mit geringem Abstand zum
Mittelmeridian noch zu vernachlässigen ist, kann dies bei der UTM-Abbildung nicht mehr geschehen.
Die Verzerrung ist mit –40 cm/km am Mittelmeridian maximal.
Im Hinblick auf die Projektionsverzerrung bei Flächen gestaltet sich die Situation ähnlich. Am
Mittelmeridian ist bei der UTM-Abbildung die Korrektion mit –0,08 % am größten. Bei einer Fläche
von beispielsweise 10.000 (1 Hektar) auf dem GRS80-Ellipsoid beträgt die absolute Verkleinerung
aufgrund der Abbildung 8 m².
Speziell in AutoCAD muss vom Anwender entschieden werden, ob Längen und Flächenangaben in
einem Plan/DWG mit UTM Koordinaten mit den Ellipsoidischen Flächen und Längen, oder mit den
verzerrten UTM Längen und Flächen dargestellt werden.
Für die Verbesserung von Flächenangaben eignet sich die _FIELD Funktion mit zusätzlichem
Skalierfaktor. Bei Längen in Bemaßungen kann man ebenfalls einen Linearen Skalierfaktor
verwenden.
In Civil 3D enthalten die Beschriftungselemente für Längen die Ellipsoidische Länge (z.B.
Achsstationierungen oder Elementkantenbeschriftungen).
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6.1. Strecken- und Flächenkorrekturen (Beispielrechnung aus RLP14) Auswirkungen der Streckenkorrektur im Abbildungssystems UTM
Streckenreduktion aufgrund der Geländehöhe über dem Bezugsellipsoid
Lage der Strecke
NHN-Höhe Höhe über GRS80-Ellipsoid
in Geländehöhe gemessene Hori-zontalstrecke
Höhenreduktion Strecke auf dem Ellipsoid
Höhenlage in RP
[m] [m] [m] [m] [m]
Rolandswerth 50 98 1 000,000 -0,015 999,985 ~ tiefste Stelle
Speyer 100 148 1 000,000 -0,023 999,977
Polch 300 348 1 000,000 -0,055 999,945 ~ mittlere Höhe
Rodershausen 500 548 1 000,000 -0,086 999,914
Erbeskopf 816 864 1 000,000 -0,135 999,865 höchste Stelle
UTM - Abbildungsreduktion
Lage der Strecke
Ordinate Strecke auf dem Ellipsoid
UTM-Abbildungsreduktion
Strecke in der UTM-Ebene
Lage in RP
[km] [m] [m] [m]
Speyer 40 1 000,000 -0,380 999,620 im Osten
Polch 120 1 000,000 -0,223 999,777
Rodershausen 200 1 000,000 0,091 1 000,091 im Westen
Kahren 180,5 1 000,000 0,000 1 000,000 UTM-Abbildungsverzerrung und Maßstabsfaktor heben sich auf
Zusammenfassung der Höhenreduktion und UTM-Abbildungsreduktion
Lage der Strecke Ordinate Höhe über GRS80-Ellipsoid
in Geländehöhe gemessene
Horizontalstrecke
Strecke in der UTM-Ebene
[km] [m] [m] [m]
Speyer 40 148 1 000,000 999,596
Polch 120 348 1 000,000 999,722
Rodershausen 200 548 1 000,000 1 000,005
Auswirkungen der Flächenkorrektur des Abbildungssystems UTM
Aus UTM - Koordinaten berechnete Fläche von 1 Hektar
Lage der Fläche Ordinate [km] Fläche aus UTM-Koordinaten [m²]
UTM - Flächenkorrektur [m²] korrigierte Fläche = amtliche Fläche [m²]
Speyer 40 10 000 7.6116 10 008
Polch 120 10 000 4.4663 10 004
Rodershausen 200 10 000 -1,8245 9 998
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http://www.lvermgeo.rlp.de/fileadmin/Medien_VermKV/medien_lvermgeo/pdf/rechtsgrundlagen/riliv_06_2012.pdf
Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map
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7. Übersicht über amtliche Koordinaten-
Transformationsprogramme für versch. Bundesländer Stand April 2012
Die zum Bezugssystemwechsel eingesetzten Programmsysteme bieten ein
heterogenes Bild. Fast jedes Bundesland hat ein eigenes System. Seitens der
amtlichen Vermessung angebotene Transformationslösungen beschränken sich im
Wesentlichen auf Einzelpunkte oder Punktdateien. Für Rasterdaten und
„Geofachdaten“ werden in der Regel keine Lösungen angeboten.
Die folgenden Transformationsprogramme können auch zur Aufstellung eigener
NTv2 Shiftdateien genutzt werden, indem die benötigten Koordinaten
transformiert werden.
Gebiet /Bundesland Transformations- ansatz
Bezeichnung NTv2 Gitter
EPSG-Code
Gitterweite Genauigkeit Transformations-software
Deutschland NTv2 BeTA2007 15948 6′ x 10′ < 1 m www.adv-online.de
Baden- Württemberg
http://www.sapos-bw.de/gps_Transformation.htm
Bayern Ab 2013
Berlin 7PT+RKI Trans3Win (kostenpflichtig ab 160 €) http://www.stadtentwicklung.berlin.de/geoinformation/bezugssysteme/software.shtml
Brandenburg 7PT+RKI NTv2-BB (kosteng
60 €) ± 3,5 cm STN_ETRS (kostenpflichtig 60 €)
http://www.geobasis-bb.de/GeoPortal1/produkte/dienst_progr.htm
Bremen www.geo.bremen.de
Hamburg Passpunkte und NTv2 NTv2_HH (kostenpflichtig 1.500 €)
http://www.hamburg.de/koordinatenhoehen
Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map
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Gebiet /Bundesland Transformations- ansatz
Bezeichnung NTv2 Gitter
EPSG-Code
Gitterweite Genauigkeit Transformations-software
Hessen 7PT+RKI und NTv2 HeTa2010 - 8“ x 12“ < 2 mm LET-HE http://www.gds.hessen.de/
Mecklenburg- Vorpommern
4PT+RKI ≤ 3 cm TRAFO (kostenpflichtig 250 €)
http://www.laiv-mv.de/land-mv/LAiV_prod/LAiV/AfGVK/Raumbezug/raum_transformation.jsp
Niedersachsen 7PT+RKI GNTRANS_NI (kostenfrei)
http://www.lgn.niedersachsen.de
Nordrhein-Westfalen
4PT+RKI TRABBI 2D, TRABBI-3D (kostenfrei auf Anfrage) http://www.bezreg-koeln.nrw.de/brk_internet/organisation/abteilung07_produkte/raumbezug/verfahren/extern/transformation/trabbi_2d/index.html
Rheinland-Pfalz 6PT mit Passpunkten TGU-RP = GK-UTM_Prog.jar (kostenfrei) http://www.lvermgeo.rlp.de https://geodaten.service24.rlp.de/indexs24.html
Saarland 7PT+RKI und NTv2 SeTa2009 4“ x 6“ < 1mm Transid und Seta2009 http://www.saarland.de/dokumente/thema_LKVK/Gitterbasierter_Transformationsansatz.pdf
Sachsen-Anhalt 6PKT - LSA_TRANS http://www.lvermgeo.sachsenanhalt.de
Sachsen 7PT+RKI und NTv2 SäTA2010 - 1′ 30″ x 2′ 30″
< 4 cm TRANS_SN (kostenfrei) http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/method/method.html
Schleswig-Holstein SH-Trans (Formfunktion anhand von Passpunkten)
TrafoFF (kostenfrei)
Thüringen 7PT+RKI (76 Teilgebiete)
< 3 cm ThuTrans (kostenfrei) Online http://thueringen.de/de/tlvermgeo/thutrans/
Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map
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8. Linksammlung Bezugssysteme für die Lagebeschreibung von Punkten
http://www.vermessungsseiten.de/vermessungstechniker/bezsyst.htm
Umstellung von DHDN Gauß-Krüger-Koordinaten auf ETRS89 UTM-Koordinaten
http://www.killetsoft.de/t_0804_d.htm
Koordinatensysteme in Deutschland (Stand 2007)
http://support.esri.de/files/support/KoordinatensystemeInDeutschland.pdf
Koordinatensysteme in Europa (mit Transformationsparametern)
http://www.crs-geo.eu/nn_124226/crseu/EN/CRS__Description/crs-
national__node.html?__nnn=true
http://www.epsg-registry.org/
Grundlagen und Begriffe - Koordinatenreferenzsystem
http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/grund/grund.html
Lutz Höll: Grundlagen: Geodätisches Datum, Kartenprojektionen und Koordinatensysteme
http://www.mydarc.de/dk3wi/Geodatisches_Datum_Koordinatensysteme.pdf
Die Form der Erde http://www.kowoma.de/gps/geo/mapdatum.htm
Koordinatentransformationen
https://upd.geodatenzentrum.de/geodaten/gdz_rahmen.gdz_div?gdz_spr=deu&gdz_akt_zeile=3&gd
z_anz_zeile=6
Anschaulich und lesenswert http://www.ottmarlabonde.de/L1/Datumstransformation.htm
National Transformation Version 2 (NTv2) Developers Guide von Junkins und Farlay
ftp://ftp.gouv.nc/sig/ESRI/ntv2/NTv2DeveloperGuide.pdf
http://support.esri.de/files/support/NTv2inArcGIS_Deutschland.pdf
http://crs.bkg.bund.de/crseu/crs/descrtrans/BeTA/BETA2007dokumentationV15.pdf
Erzeugung von NTv2 Shift Dateien
http://www.derm.qld.gov.au/property/surveying/gdasoftware.html
http://www.derm.qld.gov.au/property/surveying/files/gday21iex.exe
Südwestfalen – NTV2 Dateien für Kreise http://www.gdi-sw.de/site/index.php?id=835
Kreis Steinfurt – NTv2 Hinweis
http://www.kreis-
steinfurt.de/C12573D40043021C/html/EB83385C0DCB389EC12577DC002B2C05?openDocument
Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map
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http://www.hochsauerlandkreis.de/bs/allgemein/GIS/download/3_Einfuehrung_ETRS89_HSK.pdf
Vermessungsverwaltungen – Themenseiten
http://www.vermessung.bayern.de/file/pdf/4059/ETRS-
UTM.pdf
http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/method
/method.html
http://www.bezreg-
koeln.nrw.de/brk_internet/organisation/abteilung07_produkte
/raumbezug/verfahren/extern/transformation/index.html
http://www.bezreg-
koeln.nrw.de/brk_internet/organisation/abteilung07_produkte
/raumbezug/bezugssystem_uebergaenge/index.html
http://www.bezreg-
koeln.nrw.de/brk_internet/presse/publikationen/geobasis/faltb
latt_geobasis_etrs8.pdf
http://www.wuppertal.de/rathaus-
buergerservice/medien/dokumente/DHDN_TO_ETRS89_WUP_Info_1-1a.pdf
8.1. Testdaten Schleswig-Holstein
http://www.schleswig-holstein.de/LVERMGEOSH/DE/Service/Testdaten/alkisTestdaten.html
Baden Württemberg – Bad Friedrichshall (NAS, DXF, SHAPE, BBlder)
http://www.lv-bw.de/lvshop2/Produktinfo/testdatencd_rom/index.html
Niedersachsen (NAS, SHP, TIFF)
http://www.lgn.niedersachsen.de/portal/live.php?navigation_id=11043&article_id=51644&_psmand
=35
Shapefiles aus Open Street MAP http://www.geofabrik.de/data/shapefiles.html
Nordrhein Westfalen http://www.duesseldorf.de/vermessung/fachkunden/alk_dxf/index.shtml
Rheinland-Pfalz (NAS, EDBS) http://www.lvermgeo.rlp.de/index.php?id=3469
Thüringen http://www.thueringen.de/de/tlvermgeo/onlineservice/testdaten/content.html
Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map
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9. Wissenswertes und Abkürzungen AAA AFIS-ALKIS-ATKIS
AdV Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik
Deutschland
AFIS Amtliches Festpunktinformationssystem
ALKIS Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem
ATKIS Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem
CRS Coordinate Reference System (engl.)
DHDN Deutsches Hauptdreiecksnetz
ETRS89 Europäisches Terrestrisches Referenzsystem 1989
ist ein dreidimensionales geodätisches Bezugssystem. Es wurde von der Europäischen
Subkommission der IAG (EUREF) definiert als fest verbunden mit dem stabilen Teil der
eurasischen Kontinentalplatte und als identisch mit dem ITRS zur Epoche 1989.0. Zur
Epoche 1. Januar 1989 klafften die Koordinaten aus ETRS89 und WGS84 um weniger als
einen Meter auseinander, womit beide Systeme innerhalb dieser Lagegenauigkeit als
identisch angesehen werden können.
EPSG Code Die European Petroleum Survey Group Geodesy (EPSG)
ist eine Arbeitsgruppe der europäischen Öl- und Gaserkundungsfirmen. Sie ist bekannt
geworden durch den Aufbau ihres Systems von weltweit eindeutigen Schlüsselnummern
geodätischer Datensätze wie Koordinatenreferenzsysteme, Referenzellipsoide oder
Projektionen (EPSG-Codes), das unter gleichem Namen von der Nachfolgeorganisation
OGP weitergeführt wird.
Geoid Das Geoid ist ein physikalisches Modell der Erdfigur, das
1828 von Gauß entwickelt wurde – im Gegensatz zum
geometrischen Modell des Erdellipsoids. In guter
Näherung wird das Geoid durch den mittleren
Meeresspiegel der Weltmeere repräsentiert
GeoInfoDok Dokumentation zur Modellierung der Geoinformationen
des amtlichen Vermessungswesens
GK Gauß-Krüger
INSPIRE Infrastructure for Spatial Information in Europe (engl.)
NHN Normalhöhen-Null
SRTM Shuttle Radar Topography Mission
USGS U.S. Geological Survey
UTM Universal Transversal Mercator (engl.)